眾所周知，蜘蛛俠擁有蜘蛛般敏銳的感官，它幫助超級英雄提前感知危險并迅速做出反應(yīng)。

現(xiàn)在，無需放射性蜘蛛的叮咬，無人機和自動駕駛汽車也可以擁有超級英雄的感知能力。

在ACS Nano發(fā)表的一篇論文中，來自普渡大學(xué)，新加坡南洋理工大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員提議將蜘蛛式傳感器集成到自動機器的外部。也就是說，汽車，飛機和無人機即將擁有蜘蛛般的感官。

向大自然借靈感

蜘蛛俠的能力并非憑空虛構(gòu)，蜘蛛的腿上的確有微小的敏感毛發(fā)，可以幫助它們避開掠食者或獵食獵物。研究人員正是受到蜘蛛、蝙蝠、鳥類和其他動物的啟發(fā)，建造了傳感器。

生物接受信息的路徑是：神經(jīng)末梢——機械傳感器——檢測和處理動物生存所必需的信息。這些傳感器以頭發(fā)、纖毛或羽毛的形式出現(xiàn)。而這些動物真正關(guān)鍵的傳感器，是與稱之為“機械感受器”的特殊神經(jīng)元相連的神經(jīng)末梢。

但是根據(jù)發(fā)表在ACS Nano雜志上的研究，目前最先進的傳感器技術(shù)處理數(shù)據(jù)的速度也還不夠快，遠遠趕不上自然界的速度。

普渡大學(xué)（Purdue University）助理教授Andres Arrieta表示，“智能系統(tǒng)能夠收集的數(shù)據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)爆炸式增長，而且這一速度的增長速度超過了傳統(tǒng)計算能夠處理的數(shù)據(jù)?！?/p>

大自然是怎么做到速度這么快的？

因為大自然并不需要收集每一條數(shù)據(jù)，它會過濾掉不需要的數(shù)據(jù)。

正如研究人員所解釋的那樣，自然界能夠如此快速地處理數(shù)據(jù)的一個原因是許多生物機械傳感器根據(jù)閾值（例如壓力或溫度的變化）來過濾數(shù)據(jù)——也就是它們不會處理所有數(shù)據(jù)，只留下生存所必需的信息。

例如，當(dāng)獵物落在蜘蛛網(wǎng)上時，蜘蛛腿上的毛發(fā)以特定頻率振動并刺激機械傳感器。但是當(dāng)灰塵落在卷筒紙上時，機械傳感器不會對振動的頻率做出反應(yīng)。

研究人員正致力于開發(fā)能夠以類似方式響應(yīng)的傳感器，有選擇地處理信息，從而減少數(shù)據(jù)負荷。

當(dāng)汽車變身蜘蛛俠

在自然界中，一旦特定水平的力激活了與毛發(fā)傳感器相關(guān)聯(lián)的機械感受器，這些感受器就會通過從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)的方式來計算信息。普渡大學(xué)的研究人員與新加坡南洋理工大學(xué)還有瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院合作，設(shè)計了同樣原理的傳感器，并利用這些開/關(guān)狀態(tài)來解釋信號。

這些傳感器在預(yù)定的力水平提示時會改變形狀

研究人員證明，受蜘蛛毛發(fā)啟發(fā)而設(shè)計的機械傳感器可以被定制，用以檢測外力。在現(xiàn)實生活中，這些外力主要是指無人機、自動駕駛汽車行駛時候需要避免的障礙物。他們開發(fā)的傳感器不僅能夠以非?？斓乃俣雀兄瓦^濾信息，并且可以進行計算，而且無需電源。

“硬件和軟件本質(zhì)上沒有區(qū)別，它們都是相互關(guān)聯(lián)的。傳感器的作用是解釋、收集和過濾數(shù)據(jù)。”Arrieta說。

銜接硬件軟件之間的鴻溝之后，智能機器可以及時根據(jù)傳感器計算的結(jié)果做出反應(yīng)。這些人工機械傳感器由于硬度高，能夠非常迅速地感知、過濾和計算。傳感器材料也經(jīng)過了特意的選擇，在被滿足預(yù)定閾值的外力激活作用下，能夠快速改變形狀。形狀的改變使得材料內(nèi)部的導(dǎo)電粒子相互靠近，從而使電流可以通過傳感器并攜帶信號。該信號將通知自主系統(tǒng)應(yīng)如何響應(yīng)。這樣，傳感器不僅可以快速檢測和過濾，而且還可以在沒有電源的情況下進行計算。

擁有“蜘蛛般感官”有什么用

Purdue大學(xué)機械工程助理教授Andres Arrieta表示，植入傳感器之后，自動駕駛汽車可以會更好地檢測和避開物體，因為他們可以更快地處理感官信息。

更好的傳感能力使無人機可以在危險的環(huán)境中行駛，有效避免一些由人為錯誤引起的事故。

這項研究得到了蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和普渡大學(xué)的資助，這是普渡大學(xué)在人工智能，算法和自動化方面的進步的重要體現(xiàn)。

自動駕駛汽車必須比普通汽車更安全

自2004年開始推出自動駕駛汽車技術(shù)以來，大家對于自動駕駛的前景充滿信心。多家公司已經(jīng)加入這場角逐，包括科技巨頭谷歌，優(yōu)步和特斯拉。同時許多傳統(tǒng)汽車制造商，如通用汽車，福特和沃爾沃也旋即加入了競爭。目前全球自動駕駛汽車市場的估值估計為540億美元，預(yù)計未來七年會增長到10倍左右。

一輛自動駕駛汽車

與此同時，我們看到自動駕駛汽車的安全與責(zé)任問題也在引起爭議。2018年優(yōu)步自動駕駛車輛撞擊并導(dǎo)致了一名路人的死亡。這一事件引起了媒體的嘩然，這個事件之后以優(yōu)步與受害者的家人達成和解協(xié)議為結(jié)局。

自動駕駛汽車領(lǐng)域的研究人員和工程師正在研究和定義安全性的參數(shù)。關(guān)于自動駕駛汽車的最大問題之一不是技術(shù)問題，而是社會問題：怎樣才算是足夠安全？也就是說，沒有明確的參數(shù)來確定安全性是否足夠，安全到什么地步可以允許自動駕駛汽車上路。

如今人控駕駛已經(jīng)是一項非常安全的活動：在美國，大約每行駛1億英里有一人死亡。所以這樣推測，自動駕駛汽車需要做得更好。但要好多少不是一個簡單的答案。他們需要10％更安全嗎？100％更安全？如果這意味著更多的人在此期間死亡，那么等待自動駕駛汽車達到超高安全標準是否可以接受？

到目前為止，自動駕駛汽車和自動化技術(shù)已被證明是非常安全的，同時還在不斷進步，但它們并非萬無一失。我們必須回答的問題是我們?nèi)绾味x安全，包括它的意義和我們?nèi)绾巫C明它。將我們的生活置于自動汽車手中的想法還是令人害怕，即使它確實更安全。